Вышедшие номера
Home » Физика и техника полупроводников » Год 2022, выпуск 11 » Статья стр. 1046
<<<>>>
Максимальная прыжковая электропроводность на постоянном токе по водородоподобным примесям в полупроводниках
DOI: 10.21883/FTP.2022.11.54254.9945
Переводная версия: 10.21883/SC.2022.11.54957.9945
Министерство образования Республики Беларусь, Материаловедение, новые материалы и технологии
Поклонский Н.А. 1, Вырко С.А. 1, Аникеев И.И.1, Забродский А.Г. 2
1Белорусский государственный университет, Минск, Республика Беларусь
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: poklonski@bsu.by, vyrko@bsu.by, ilyaanikeev35@mail.ru, Andrei.Zabrodskii@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 10 августа 2022 г.
В окончательной редакции: 15 сентября 2022 г.
Принята к печати: 25 октября 2022 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2022 г.
PDF версия
Разработана квазиклассическая модель расчета электрической проводимости на постоянном токе в кристаллических полупроводниках c водородоподобными примесями при переходе от зонной проводимости к прыжковой проводимости по примесям с понижением температуры. Этот переход от минимальной зонной проводимости к максимальной прыжковой проводимости по примесям имеет вид характерного "излома" на температурной зависимости электросопротивления. Идея расчета состоит в предварительном определении температуры Tj перехода при использовании стандартного подхода в рамках двухзонной модели. Учтен сдвиг потолка v-зоны (дна c-зоны) в глубь запрещенной зоны из-за формирования квазинепрерывной полосы разрешенных значений энергии из возбужденных состояний акцепторов (доноров). Это приводит к уменьшению величины термической энергии ионизации основных мелких примесей за счет уменьшения максимального радиуса локализации дырки на акцепторе (электрона на доноре) при увеличении концентрации примесей. Вычислены соответствующие температуре Tj величины максимальной наблюдаемой прыжковой электропроводности и дрейфовой прыжковой подвижности. Численный расчет в рамках предложенной модели согласуется с известными экспериментальными данными по электрической проводимости и коэффициенту Холла умеренно компенсированных кристаллов p-Ge, легированных путем нейтронной трансмутации, и специально не компенсированных металлургически легированных кристаллов n-Ge, а также n- и p-Si на изоляторной стороне концентрационного фазового перехода Мотта изолятор-металл. Ключевые слова: объемные кристаллы германия и кремния; водородоподобные акцепторы и доноры; дырки, электроны; зонное и прыжковое движение носителей заряда.
  1. H. Zhu, J. Zhu, W. Hu, Y. Xiao, J. Shen, Q. Li, K. Zhang, K. Deng, T. He, H. Wu, N. Li, W. Lu. J. Appl. Phys. Lett., 119, 191104 (2021)
  2. Y. Chen, B. Wang, Y. Zang, C. Zhang, H. Zhang, Y. Yuan, D. Zhou, L. Hou, M. Pan, X. Wang. IEEE J. Quant. Electron., 56 (3), 4000506 (2020)
  3. L.A. Reichertz, J.W. Beeman, B.L. Cardozo, N.M. Haegel, E.E. Haller, G. Jakob, R. Katterloher. Proc. SPIE, 5543, 231 (2004)
  4. S. Datta. Phys. Rev. Lett., 44 (12), 828 (1980)
  5. M. Pollak. Phys. Status Solidi B, 230 (1), 295 (2002)
  6. В.Ф. Гантмахер, В.Т. Долгополов. УФН, 178 (1), 3 (2008)
  7. P. Stallinga. Adv. Mater., 23 (30), 3356 (2011)
  8. N.A. Poklonski, S.A. Vyrko, O.N. Poklonskaya, A.G. Zabrodskii. J. Appl. Phys., 110 (12), 123702 (2011)
  9. Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, О.Н. Поклонская, А.Г. Забродский. ФТП, 50 (6), 738 (2016)
  10. A.L. Efros, B.I. Shklovskii. J. Phys. C: Solid State Phys., 8 (4), L49 (1975)
  11. N.F. Mott. Phil. Mag., 19 (160), 835 (1969)
  12. A.G. Zabrodskii. Phil. Mag. B, 81 (9), 1131 (2001)
  13. N.A. Poklonski, S.A. Vyrko, O.N. Poklonskaya, A.I. Kovalev, A.G. Zabrodskii. J. Appl. Phys., 119 (24), 245701 (2016)
  14. B.I. Shklovskii, A.L. Efros. Electronic Properties of Doped Semiconductors (Berlin, Springer, 1984)
  15. I. Shlimak. Is Hopping a Science? Selected Topics of Hopping Conductivity (World Scientific, Singapore, 2015)
  16. N.F. Mott. Impurity bands in silicon and germanium. In: M.A. Kastner, G.A. Thomas, S.R. Ovshinsky (eds). Disordered Semiconductors (London, Plenum, 1987) p. 3
  17. Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, А.Г. Забродский. ФТТ, 46 (6), 1071 (2004)
  18. N.A. Poklonski, S.A. Vyrko, A.I. Kovalev, A.N. Dzeraviaha. J. Phys. Commun., 2 (1), 015013 (2018)
  19. N. Mott. J. Phys. C: Solid State Phys., 20 (21), 3075 (1987)
  20. A.M. Mathai. An Introduction to Geometrical Probability: Distributional Aspects with Applications (Amsterdam, Gordon and Breach Science Publishers, 1999)
  21. Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, А.Н. Деревяго. Журн. БГУ. Физика, N 2, 28 (2020)
  22. N.A. Poklonski, A.N. Dzeraviaha, S.A. Vyrko, A.G. Zabrodskii, A.I. Veinger, P.V. Semenikhin. AIP Advances, 11 (5), 055016 (2021)
  23. N.L. Lavrik, V.P. Voloshin. J. Chem. Phys., 114 (21), 9489 (2001)
  24. K.S. Shifrin. J. Phys. (USSR), 8 (1-6), 242 (1944)
  25. D.V. Eddolls. Phys. Status Solidi, 17 (1), 67 (1966)
  26. G.E. Stillman, C.M. Wolfe. Thin Sol. Films, 31 (1-2), 69 (1976)
  27. А.Л. Хомкин, А.С. Шумихин. УФН, 191 (11), 1187 (2021)
  28. Г.Э. Норман, И.М. Саитов. УФН, 191 (11), 1153 (2021)
  29. А.А. Ликальтер. УФН, 170 (8), 831 (2000)
  30. K.W. Boer, U.W. Pohl. Semiconductor Physics (Cham, Springer, 2018)
  31. P.Y. Yu, M. Cardona. Fundamentals of Semiconductors. Physics and Materials Properties (Heidelberg, Springer, 2010)
  32. N.A. Poklonski, S.A. Vyrko, V.I. Yatskevich, A.A. Kocherzhenko. J. Appl. Phys., 93 (12), 9749 (2003)
  33. N.A. Poklonski, A.A. Kocherzhenko, S.A. Vyrko, A.T. Vlassov. Phys. Status Solidi B, 244 (10), 3703 (2007)
  34. E. Conwell, V.F. Weisskopf. Phys. Rev., 77 (3), 388 (1950)
  35. Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, А.Н. Деревяго. ФТП, 52 (6), 544 (2018)
  36. O. Madelung (ed.). Semiconductors: Data Handbook (Berlin, Springer, 2004)
  37. S. Adachi. Properties of Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors (Chichester, Wiley, 2005)
  38. M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur (eds). Handbook Series on Semiconductor Parameters (Singapore, World Scientific, 1996)
  39. J.S. Blakemore. Semiconductor Statistics (N.Y., Dover, 2002)
  40. M.B. Алексеенко, А.Г. Забродский, Л.М. Штеренгас. ФТП, 32 (7), 811 (1998)
  41. H. Matsuura, Y. Kondo, K. Iida, A. Hidaka, S. Ji, K. Eto, K. Kojima, T. Kato, S. Yoshida, H. Okumura. Jpn. J. Appl. Phys., 60, 031008 (2021)
  42. A. Avdonin, P. Skupinski, K. Grasza. Physica B, 483, 13 (2016)
  43. H. Fritzsche, M. Cuevas. Phys. Rev., 119 (4), 1238 (1960)
  44. H. Fritzsche, M. Cuevas. In Proc. Int. Conf. on Semicond. Phys., Prague, 1960 (Prague, Pub. Czech. Acad. Sci., 1961) p. 222
  45. H.C. Thomas, B. Covington. J. Appl. Phys., 48 (8), 3434 (1977)
  46. А.Г. Забродский, А.Г. Андреев, М.В. Алексеенко. ФТП, 26 (3), 431 (1992)
  47. А.Г. Андреев, В.В. Воронков, Г.И. Воронкова, А.Г. Забродский, Е.А. Петрова. ФТП, 29 (12), 2218 (1995)
  48. A.G. Zabrodskii, A.G. Andreev, S.V. Egorov. Phys. Status Solidi B, 205 (1), 61 (1998)
  49. Л.В. Говор, В.П. Добрего, Н.А. Поклонский. ФТП, 18 (11), 2075 (1984)
  50. R. Rentzsch, O. Chiatti, M. Muller, A.N. Ionov. Phys. Status Solidi B, 230 (1), 237 (2002)
  51. H. Fritzsche. J. Phys. Chem. Solids, 6 (1), 69 (1958)
  52. E.A. Davis, W.D. Compton. Phys. Rev., 140 (6A), A2183 (1965)
  53. K.R. Atkins, R. Donovan, R.H. Walmsley. Phys. Rev., 118 (2), 411 (1960)
  54. G.A. Swartz. J. Phys. Chem. Solids, 12 (3-4), 245 (1960)
  55. R.K. Ray, H.Y. Fan. Phys. Rev., 121 (3), 768 (1961)
  56. T.G. Castner, N.K. Lee, H.S. Tan, L. Moberly, O. Symko. J. Low Temp. Phys., 38 (3-4), 447 (1980)
  57. T.M. Lifshits. Instrum. Exp. Tech., 36 (1), 1 (1993)
  58. А.Г. Забродский, М.В. Алексеенко. ФТП, 28 (1), 168 (1994)
  59. Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, А.И. Ковалев. Докл. НАН Беларуси, 62 (4), 406 (2018).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme